CN110375557A - 一种回收高炉冲渣水余热的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回收高炉冲渣水余热的系统及方法，包括供暖系统锅炉、供暖系统循环泵、冲渣水换热装置、采暖用户、非采暖热用户、旁通管、热计量装置、供暖系统回水管道、供暖系统供水管道、热冲渣水管道、冷冲渣水管道、换热装置供热进水管道、换热装置供热出水管道、冲渣供热系统循环泵；供暖系统锅炉的进口连接有供暖系统回水管道，出口连接有供暖系统供水管道，供暖系统回水管道与供暖系统供水管道之间连接有旁通管、采暖用户、非采暖热用户；旁通管与采暖用户之间的供暖系统回水管道上并联有冲渣水换热装置。优点是：在确保冬季采暖的前提下，解决了夏季冲渣水余热应用于更多用户的系统和控制问题。

Description

一种回收高炉冲渣水余热的系统及方法

技术领域

本发明属于高炉冲渣水余热利用领域，尤其涉及一种回收高炉冲渣水余热的系统及方法。

背景技术

高炉炼铁工艺中产生大量高温熔渣，温度可达1500℃左右，是一种巨大的余热资源。钢厂常用水淬的方法将高炉渣进行冷却，冷却过程中产生大量70℃～90℃的冲渣水和乏蒸汽。目前，国内钢铁企业对高炉冲渣水余热主要应用于冬季取暖、加热生活热水、热泵供暖/制冷、海水淡化及余热发电等领域。其中，国内北方钢铁企业的冲渣水余热利用主要以冬季供暖为主，且主要采用的是冲渣水直接供暖技术。但高炉冲渣水直接用于采暖存在如下两个主要问题：

(1)水质的处理问题。我国高炉水渣处理多采用底滤式冲渣池，高炉水渣主要成分为CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃以及少量的Fe₂O₃，pH值大于7，略显碱性。水渣杂质在冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在。由于冲渣水在渣池中沉淀后仍然含有很多的炉渣杂质，不能满足采暖水质的要求，所以冲渣水必须经过过滤后才能进入采暖系统。一般过滤系统包括沉淀池和过滤池，占用场地大，投资大，不适合改造工程。

(2)管道的结垢问题，虽然经过过滤，但是冲渣水中仍有一定量的固体渣粒，会形成沉积垢，同时，系统腐蚀产物也会形成锈垢，由此引起的管道的腐蚀、堵塞、结垢问题，致使维护费用居高不下。如果在进入散热器的支管或者散热器内堵塞，就会直接影响室内供暖温度。

为了克服上述冲渣水直接供暖带来的弊端，冲渣水间接换热供暖技术逐渐发展起来。采用间接供暖工艺流程的关键在于冲渣水的处理及冲渣水-水换热器的选择。

通过查新，检索到一些相关的专利与文章，如专利CN101368747A公开一种闭式冲渣水余热采暖系统。该方法包括热源水池、循环水泵、室内采暖设施和定压补水系统，在热源水池内设集成板翅式吸热器，通过管道连接蒸汽再热器和室内采暖系统。该方法试图解决现有系统的堵塞和腐蚀问题，但该方法没有考虑冲渣水余热的夏季利用问题，夏季余热仍无法回收利用。

现有技术中，中国专利CN202415575U，公开一种高炉冲渣水余热利用系统。该系统通过板式换热器将冲渣水和采暖水分隔，满足生活小区冬季取暖需要。但是，该系统并没有解决冲渣水余热的夏季利用问题，夏季余热仍无法回收利用。

中国专利CN103834754A，公开一种高炉明特法冲渣水余热利用三联供系统。该系统粒化装置、渣水分离装置、沉淀池、沉淀蓄热池；沉淀蓄热池中冲渣水通过余热供水泵组进入换热装置换热，换热后的用户水用于供暖、制冷及脱湿鼓风机用户；该设有沉淀、蓄热及过滤装置可提高系统水质，设有化学清洗装置，可延长换热装置使用寿命。该系统指出冲渣水余热可用于制冷、脱湿鼓风等，但并没有解决夏季冲渣水应用于更多用户的系统和控制问题，夏季冲渣水余热仍无法顺利回收利用。

综上所述，高炉冲渣水余热利用系统或方法还存在诸多问题。主要体现在现有余热利用系统或方法没有解决冲渣水余热的夏季回收利用问题，致使夏季冲渣水余热利用率低，甚至无利用的现象。因此，探寻更加实用有效的高炉冲渣水余热利用系统及方法是非常必要的。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种回收高炉冲渣水余热的系统及方法，充分利用供暖管网全面覆盖千家万户的特点，解决了冲渣水余热应用于更多用户的系统和控制问题，尤其是夏季冲渣水余热应用于更多用户的系统和控制问题，解决了夏季非采暖热用户(洗浴、制冷、生产工艺需中低温热源的工业企业等)的需热问题，切实实现夏季冲渣水余热的回收利用。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种回收高炉冲渣水余热的系统，包括供暖系统锅炉、供暖系统循环泵、冲渣水换热装置、采暖用户、非采暖热用户、旁通管、热计量装置、供暖系统回水管道、供暖系统供水管道、热冲渣水管道、冷冲渣水管道、换热装置供热进水管道、换热装置供热出水管道、冲渣供热系统循环泵；

供暖系统锅炉的进口连接有供暖系统回水管道，出口连接有供暖系统供水管道，供暖系统回水管道与供暖系统供水管道之间连接有旁通管、采暖用户、非采暖热用户；

旁通管与采暖用户之间的供暖系统回水管道上并联有冲渣水换热装置；

所述的供暖系统锅炉进水口连接有供暖系统循环泵，冲渣水换热装置的进水口连接有冲渣供热系统循环泵；非采暖热用户进户端安装热计量装置；

所述的冲渣水换热装置与冲渣装置通过热冲渣水管道、冷冲渣水管道连接。

供暖系统回水管道与冲渣供热系统循环泵之间设置冲渣水换热装置供热进水管道；供暖系统回水管道与冲渣水换热装置之间设置冲渣水换热装置供热出水管道；冲渣水换热装置供热进水管道与冲渣水换热装置供热出水管道之间的供暖系统回水管道上、采暖用户与供暖系统供水管道之间的管路上、非采暖热用户与供暖系统供水管道之间的管路上、冲渣水换热装置供热进水管道上均连接有手动调节阀和手动球阀；

冲渣水换热装置供热出水管道上、旁通管上、旁通管与供暖系统循环泵之间的供暖系统回水管道上、旁通管与供暖系统锅炉出水口之间的供暖系统供水管道上、采暖用户与供暖系统回水管道之间、非采暖热用户与供暖系统回水管道之间均连接有收到球阀。

供暖系统回水管道端部、供暖系统供水管道端部连接有手动球阀。

所述的非采暖热用户包括洗浴、制冷、生产工艺中需低温热源的工业企业，低温热源是30℃-150℃的热源。

所述的采暖用户包括居民住宅冬季采暖，企事业办公楼冬季采暖，室内供暖温度为18℃-25℃。

一种夏季回收高炉冲渣水余热的方法，包括

1)70℃-90℃的冲渣水由热冲渣水管道在冲渣水换热装置中与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的冲渣水经冷冲渣水管道直接返回冲渣系统；夏季，市政供暖管网内的低温循环水经冲渣供热系统循环泵加压后在冲渣水换热装置内与冲渣水换热，通过换热装置供热出水管道、旁通管进入供暖系统回水管道，流向非采暖热用户；管网内的循环水流经需非采暖热用户放出热量后，经供暖系统回水管道、换热装置供热进水管道流向冲渣水换热装置，再次换热进入下个供热循环；

夏季，关闭锅炉出入口的手动球阀，避免循环水流经锅炉；夏季关闭与采暖用户连接的手动球阀；

2)冬季，关断旁通管，经冲渣水换热装置加热的循环水与经冲渣水换热装置进出口之间的供暖系统回水管道流过的一部分循环水汇合后，继续流向供暖系统锅炉；

循环水经过供暖系统循环泵加压后，流过供暖系统锅炉，加热获得热量后进入供暖系统供水管道，流向供暖管网连接的各个采暖用户；

其中，调整手动调节阀开度分配流经采暖用户和非采暖需热用户的流量，使循环水所能提供的热量满足各用户的需求；

循环水流经非采暖热用户和采暖用户放出热量后经供暖系统回水管道、再经手动调节阀门的调节分配，使一部分适合冲渣水换热装置换热能力的循环水，经冲渣供热系统循环泵加压后流向冲渣水换热装置与冲渣水进行换热；另一部分循环水经冲渣水换热装置进出口之间的供暖系统回水管道旁通流过；之后两部分循环水汇合经供暖系统循环泵加压后，流过供暖系统锅炉再次加热进入下个供热循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明充分利用供暖管网全面覆盖千家万户的特点，解决了冲渣水余热应用于更多用户的系统和控制问题，在确保冬季采暖的前提下，解决了夏季冲渣水余热应用于更多用户的系统和控制问题，解决了夏季非采暖热用户(洗浴、制冷、生产工艺需中低温热源的工业企业等)的需热问题，切实实现了夏季冲渣水余热的回收利用，能够充分利用高炉冲渣水余热，具有节能降耗，增效，保护环境等特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-供暖系统锅炉 2-供暖系统循环泵 3-冲渣水换热装置 4-采暖用户 5-非采暖热用户 6-旁通管 7，8，9，10，11，12，13，14，24，25，29，30-手动球阀 15，16，17，18-手动调节阀 19-热计量装置 20-供暖系统回水管道 21-供暖系统供水管道 22-热冲渣水管道 23-冷冲渣水管道 26-换热装置供热进水管道 27-换热装置供热出水管道 28-冲渣供热系统循环泵。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1，一种回收高炉冲渣水余热的系统，包括供暖系统锅炉1、供暖系统循环泵2、冲渣水换热装置3、采暖用户4、非采暖热用户5、旁通管6、热计量装置19、供暖系统回水管道20、供暖系统供水管道21、热冲渣水管道22、冷冲渣水管道23、换热装置供热进水管道26、换热装置供热出水管道27、冲渣供热系统循环泵28；

供暖系统锅炉1的进口连接有供暖系统回水管道20，出口连接有供暖系统供水管道21，供暖系统回水管道20与供暖系统供水管道21之间连接有旁通管6、采暖用户4、非采暖热用户5；

旁通管6与采暖用户4之间的供暖系统回水管道20上并联有冲渣水换热装置3；

供暖系统锅炉1进水口连接有供暖系统循环泵2，冲渣水换热装置3的进水口连接有冲渣供热系统循环泵28；非采暖热用户5进户端安装热计量装置19；

所述的冲渣水换热装置3与热冲渣水管道22、冷冲渣水管道23连接。供暖系统回水管道20与冲渣供热系统循环泵28之间设置冲渣水换热装置3供热进水管道；供暖系统回水管道20与冲渣水换热装置3之间设置冲渣水换热装置3供热出水管道；冲渣水换热装置3供热进水管道与冲渣水换热装置3供热出水管道之间的供暖系统回水管道20上、采暖用户4与供暖系统供水管道21之间的管路上、非采暖热用户5与供暖系统供水管道21之间的管路上、冲渣水换热装置3供热进水管道上均连接有手动调节阀和手动球阀；

冲渣水换热装置3供热出水管道上、旁通管6上、旁通管6与供暖系统循环泵2之间的供暖系统回水管道20上、旁通管6与供暖系统锅炉1出水口之间的供暖系统供水管道21上、采暖用户4与供暖系统回水管道20之间、非采暖热用户54与供暖系统回水管道20之间均连接有收到球阀。

在余热换热装置换热能力满足非采暖热用户5需热量后的供暖系统供水管道21、供暖系统回水管道20上安装手动球阀29、30，用来控制夏季供热系统的范围，保证夏季系统内非采暖热用户5需热量和余热换热装置的换热能力相匹配。

所述的非采暖热用户5包括洗浴、制冷、生产工艺中需低温热源(30℃-150℃)的工业企业。

一种夏季回收高炉冲渣水余热的方法，包括

1)在高炉渣淬化造粒装置中，高温熔融状态下的高炉渣被冲渣水剧烈冲击进行水淬，产生大量70℃-90℃的冲渣水，冲渣水经热冲渣水管道22在冲渣水换热装置3中与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的冲渣水经冷冲渣水管道23返回冲渣系统；再返回高炉渣淬化造粒装置，夏季，市政供暖管网内的低温循环水经冲渣供热系统循环泵28加压后在冲渣水换热装置3内与冲渣水换热，通过换热装置供热出水管道27、旁通管6进入供暖系统回水管道20，流向非采暖热用户5；供热系统循环泵采用变频调节，以适应余热利用循环水水量的变化。管网内的循环水流经需非采暖热用户5放出热量后，经供暖系统回水管道20、换热装置供热进水管道26流向冲渣水换热装置3，再次换热进入下个供热循环；

夏季，关闭锅炉出入口的手动球阀，避免循环水流经锅炉，增加系统阻力和便于锅炉检修；夏季关闭与采暖用户4连接的手动球阀，禁止循环水进入采暖用户4，减少系统充水量，减少热量损失。

2)冬季，关断旁通管6，调整阀门开度保证流经冲渣水换热装置3的循环水适应冲渣水换热装置3的换热能力，带走冲渣水中的余热。经冲渣水换热装置3加热的循环水与经冲渣水换热装置3进出口之间的供暖系统回水管道20流过的一部分循环水汇合后，继续流向供暖系统锅炉1；

循环水经过供暖系统循环泵2加压后，流过供暖系统锅炉1，加热获得热量后进入供暖系统供水管道21，流向供暖管网连接的各个采暖用户4；

其中，调整手动调节阀开度分配流经采暖用户4和非采暖需热用户的流量，使循环水所能提供的热量满足各用户的需求；

循环水流经非采暖热用户5和采暖用户4放出热量后经供暖系统回水管道20、再经手动调节阀门的调节分配，使一部分适合冲渣水换热装置3换热能力的循环水，经冲渣供热系统循环泵28加压后流向冲渣水换热装置3与冲渣水进行换热；另一部分循环水经冲渣水换热装置3进出口之间的供暖系统回水管道20旁通流过；之后两部分循环水汇合经供暖系统循环泵2加压后，流过供暖系统锅炉1再次加热进入下个供热循环。

实施例1：

见图1，夏季，在高炉渣冲渣系统中，高温熔融状态下的高炉渣被冲渣水剧烈冲击进行水淬，产生大量70℃-90℃的冲渣水。冲渣水流经热冲渣水管道22在冲渣水换热装置3与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的冲渣水经冷冲渣水管道23直接返回高炉冲渣系统；夏季，关闭手动调节阀16、手动球阀24，打开手动球阀10、25，手动调节阀15，保证循环水流经冲渣水换热装置3，带有冲渣水中的余热；同时，关闭手动球阀8、9，关闭手动球阀29和30，打开手动球阀7，使循环水通过旁通管6流动，避免循环水流经锅炉，增加系统阻力和便于锅炉检修，同时保证非采暖热用户5和余热换热装置形成一个封闭的供热循环系统，并保证夏季手动球阀8、9和手动球阀29、30之间的余热利用系统中非采暖热用户5的需热量和余热换热装置的换热能力相匹配；市政供暖管网内的低温循环水经冲渣供热系统循环泵28加压后在冲渣水换热装置3内与冲渣水换热，通过换热装置供热出水管道27、旁通管6进入供暖系统的供暖系统供水管道21，流向供暖管网连接的各个需热用户(非采暖热用户5)。其中，夏季，关闭手动球阀13、12，手动调节阀17防止循环水流经没有热需求的采暖用户4，减少系统充水量，减少热量损失；打开手动调节阀18、手动球阀14和11，使循环水流经非采暖热用户5；冲渣供热系统循环泵28采用变频调节，以适应余热利用循环水水量的变化；管网内的循环水流经非采暖热用户5放出热量后经供暖系统回水管道20、冲渣水换热装置3进水管道，冲渣供热系统循环泵28加压后流向冲渣水换热装置3，再次换热进入下个供热循环。

实施例2：

见图1，冬季，在高炉渣冲渣系统中，高温熔融状态下的高炉渣被冲渣水剧烈冲击进行水淬，产生大量70℃-90℃的冲渣水。冲渣水流经热冲渣水管道22在冲渣水换热装置3与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的冲渣水经冷冲渣水管道23直接返回高炉冲渣系统；冬季，同时打开手动球阀10、25、24，手动调节阀16、15，调整阀门开度保证流经冲渣水换热装置3的循环水适应冲渣水换热装置3的换热能力，带有冲渣水中的余热；同时，关闭手动球阀7，打开手动球阀8、9，打开手动球阀29、30，关断旁通管6，使循环水经过供暖系统循环泵2加压后，流过供暖系统锅炉1，加热获得热量后进入供暖系统供水管道21，流向供暖管网连接的各个采暖用户4。其中，冬季，同时打开手动球阀11、13、12、14，手动调节阀17、18，调整阀门开度分配流经采暖用户4和非采暖热用户5的流量，使循环水所能提供的热量满足各用户的需求。管网内的循环水流经非采暖热用户5和采暖用户4放出热量后经供暖系统回水管道20、再经手动球阀10、25、24，手动调节阀15、16的调节分配，使一部分适合冲渣水换热装置3换热能力循环水经由冲渣供热系统循环泵28加压后流向冲渣水换热装置3与冲渣水进行换热；另一部分经由手动球阀16、24旁通流过；之后二者汇合经供暖系统循环泵2加压后，流过供暖系统锅炉1再次加热进入下个供热循环。

Claims (6)

1.一种回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于，包括供暖系统锅炉、供暖系统循环泵、冲渣水换热装置、采暖用户、非采暖热用户、旁通管、热计量装置、供暖系统回水管道、供暖系统供水管道、热冲渣水管道、冷冲渣水管道、换热装置供热进水管道、换热装置供热出水管道、冲渣供热系统循环泵；

供暖系统锅炉的进口连接有供暖系统回水管道，出口连接有供暖系统供水管道，供暖系统回水管道与供暖系统供水管道之间连接有旁通管、采暖用户、非采暖热用户；

旁通管与采暖用户之间的供暖系统回水管道上并联有冲渣水换热装置；

所述的供暖系统锅炉进水口连接有供暖系统循环泵，冲渣水换热装置的进水口连接有冲渣供热系统循环泵；非采暖热用户进户端安装热计量装置；

所述的冲渣水换热装置与冲渣装置通过热冲渣水管道、冷冲渣水管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于，供暖系统回水管道与冲渣供热系统循环泵之间设置冲渣水换热装置供热进水管道；供暖系统回水管道与冲渣水换热装置之间设置冲渣水换热装置供热出水管道；冲渣水换热装置供热进水管道与冲渣水换热装置供热出水管道之间的供暖系统回水管道上、采暖用户与供暖系统供水管道之间的管路上、非采暖热用户与供暖系统供水管道之间的管路上、冲渣水换热装置供热进水管道上均连接有手动调节阀和手动球阀；

冲渣水换热装置供热出水管道上、旁通管上、旁通管与供暖系统循环泵之间的供暖系统回水管道上、旁通管与供暖系统锅炉出水口之间的供暖系统供水管道上、采暖用户与供暖系统回水管道之间、非采暖热用户与供暖系统回水管道之间均连接有收到球阀。

3.根据权利要求1所述的一种回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于，供暖系统回水管道端部、供暖系统供水管道端部连接有手动球阀。

4.根据权利要求1所述的一种回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于，所述的非采暖热用户包括洗浴、制冷、生产工艺中需低温热源的工业企业，低温热源是30℃-150℃的热源。

5.根据权利要求1所述的一种回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于，所述的采暖用户包括居民住宅冬季采暖，企事业办公楼冬季采暖，室内供暖温度为18℃-25℃。

6.利用权利要求1-5任意一项所述的系统实现的一种夏季回收高炉冲渣水余热的方法，其特征在于，包括

1)70℃-90℃的冲渣水由热冲渣水管道在冲渣水换热装置中与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的冲渣水经冷冲渣水管道直接返回冲渣系统；夏季，市政供暖管网内的低温循环水经冲渣供热系统循环泵加压后在冲渣水换热装置内与冲渣水换热，通过换热装置供热出水管道、旁通管进入供暖系统回水管道，流向非采暖热用户；管网内的循环水流经需非采暖热用户放出热量后，经供暖系统回水管道、换热装置供热进水管道流向冲渣水换热装置，再次换热进入下个供热循环；

夏季，关闭锅炉出入口的手动球阀，避免循环水流经锅炉；夏季关闭与采暖用户连接的手动球阀；

2)冬季，关断旁通管，经冲渣水换热装置加热的循环水与经冲渣水换热装置进出口之间的供暖系统回水管道流过的一部分循环水汇合后，继续流向供暖系统锅炉；

循环水经过供暖系统循环泵加压后，流过供暖系统锅炉，加热获得热量后进入供暖系统供水管道，流向供暖管网连接的各个采暖用户；

其中，调整手动调节阀开度分配流经采暖用户和非采暖需热用户的流量，使循环水所能提供的热量满足各用户的需求；

循环水流经非采暖热用户和采暖用户放出热量后经供暖系统回水管道、再经手动调节阀门的调节分配，使一部分适合冲渣水换热装置换热能力的循环水，经冲渣供热系统循环泵加压后流向冲渣水换热装置与冲渣水进行换热；另一部分循环水经冲渣水换热装置进出口之间的供暖系统回水管道旁通流过；之后两部分循环水汇合经供暖系统循环泵加压后，流过供暖系统锅炉再次加热进入下个供热循环。